發(fā)布時間：2021-12-11 19:56

　　采用第一性原理計算方法,系統(tǒng)研究了新型二維Zr₂CO₂/In S異質結的電子結構和光催化性能。計算結果顯示,二維Zr₂CO₂/In S異質結是一種直接帶隙半導體材料,晶格失配率低于3%,形成能為–0.49 e V,說明其具有穩(wěn)定的結構;Zr₂CO₂/In S異質結的帶隙值為1.96 e V,對應較寬的可見光吸收范圍,且吸收系數(shù)高達10⁵ cm^–1;異質結表現(xiàn)出Ⅱ型能帶對齊,價帶和導帶的帶偏置分別為1.24和0.17 e V,表明光生電子從Zr₂CO₂層轉移到In S層,而光生空穴則與之相反,從而實現(xiàn)了電子和空穴在空間上的有效分離。另外,In S是間接帶隙半導體材料,能夠進一步降低電子和空穴的復合率。綜上所述,新型二維Zr₂CO₂/In S異質結是一種潛在的可見光光催化劑。 

【文章來源】：無機材料學報. 2020,35(09)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

二維(a)Zr2CO2和(b)In S的俯視圖以及(c)Zr2CO2/In S異質結的側視圖

圖1 二維(a)Zr2CO2和(b)In S的俯視圖以及(c)Zr2CO2/In S異質結的側視圖衡量半導體材料光催化性能的一個重要參數(shù)是光吸收系數(shù)�；诖�,我們計算了單層In S和Zr2CO2以及Zr2CO2/In S異質結的光吸收系數(shù),得到了與文獻[24]報道相吻合的計算結果。Zr2CO2/In S異質結的吸收邊發(fā)生了紅移,拓寬了對可見光的吸收范圍,提高了在可見光區(qū)域的光學響應(圖4)。與單獨的單層In S和Zr2CO2相比,Zr2CO2/In S異質結在可見光區(qū)域的吸收強度有了明顯改善,結合了In S和Zr2CO2兩者的優(yōu)點。與此同時,Zr2CO2/In S異質結中光生電子和空穴分別位于In S和Zr2CO2中,實現(xiàn)了電子–空穴對的有效分離,減少了電子和空穴的復合。因此,Zr2CO2/In S異質結具有良好的光吸收性能和低的電子–空穴復合率,是一種良好的可見光光催化材料。

以標準氫電極(SHE)電位為參考的二維In S、Zr2CO2和Zr2CO2/In S異質結的帶隙值與能帶偏置


本文編號：3535300